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C++程序设计基础实验：C++对C的扩展特性与应用

news 来源：原创 2025/8/15 22:11:22

C++程序设计基础实验：C++对C的扩展特性与应用

🔥 本文详细讲解C++基础实验，包含C++对C语言的扩充与增强特性，从零开始掌握函数重载、引用、指针等核心概念，附详细代码分析与运行结果。适合C++初学者和有C语言基础想学习C++的同学！

一、实验目的

  1. 熟悉Dev-C++开发环境，了解C++对C语言的扩充与增强
  2. 掌握集成开发环境下C++程序的编辑、编译、链接和运行方法
  3. 掌握C++中特有的引用、函数重载等核心特性

二、实验环境

  • 开发工具：Dev-C++ 5.11或更高版本
  • 操作系统：Windows 10/11
  • 编译器：MinGW GCC

三、实验内容

1. 阅读程序并验证结果

(1) 程序1：C++基本输入输出
#include<iostream>using namespace std;int main() {int a, b, c;printf("Please enter a and b\n");scanf("%d%d", &a, &b);c = a + b;printf("a+b=%d", c);return 0;
}

代码分析：

  • 虽然引入了iostream头文件和namespace std，但实际使用的是C语言的printf和scanf函数
  • 这个程序演示了C++对C的兼容性，即在C++中可以混用C风格的输入输出
  • C++风格的等价写法应该使用cin和cout，如cin >> a >> b;和cout << "a+b=" << c;

实验步骤：

  1. 在Dev-C++环境中创建新项目
  2. 输入上述代码并编译运行
  3. 输入两个整数，如3和4
  4. 观察输出结果：a+b=7
(2) 程序2：指针操作
#include<iostream>using namespace std;int main() {int a[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12};int *p = a + 5, *q = a;*q = *(p+5);printf("%d %d", *p, *q);return 0;
}

代码分析：

  • 声明整型数组a包含12个元素（1到12）
  • 指针p指向数组第6个元素（索引5，值为6）
  • 指针q指向数组第1个元素（索引0，值为1）
  • *q = *(p+5)将第11个元素（索引10，值为11）赋值给第1个元素
  • 最后打印指针p和q指向的值，即6 11

内存示意图：

数组a：[1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12]↑           ↑p           p+5↑q (初始指向1，后来值变为11)

运行结果：6 11

(3) 程序3：引用参数传递
#include<iostream>using namespace std;void fun(int x, int &y) {x += y;  // x仅在函数内改变y += x;  // y的改变会影响调用处
}int main() {int x = 5, y = 10;fun(x, y);  // 第一次调用fun(y, x);  // 第二次调用printf("x=%d, y=%d", x, y);return 0;
}

代码分析：

  • 函数fun第一个参数是值传递，第二个参数是引用传递
  • 第一次调用fun(x, y)时：
    • x=5, y=10
    • 函数内：x变为5+10=15（仅函数内有效）
    • 函数内：y变为10+15=25（影响main函数中y的值）
    • 调用后：x=5（未变），y=25
  • 第二次调用fun(y, x)时：
    • x=5, y=25
    • 函数内：参数x（对应main中的y）变为25+5=30（仅函数内有效）
    • 函数内：参数y（对应main中的x）变为5+30=35（影响main函数中x的值）
    • 调用后：x=35，y=25

运行结果：x=35, y=25

2. 程序查错改错题

(1) 修改程序使其编译通过

原代码：

#include<iostream>
using namespace std;int main()
int a, b;
// ... 省略部分代码

错误分析：

  • main函数缺少左花括号{
  • 变量声明应在函数体内

修正后代码：

#include<iostream>
using namespace std;int main() {  // 添加了左花括号int a, b;  // 将变量声明移到函数体内scanf("%d%d", &a, &b);b += a;printf("%d", b);return 0;
}

运行结果：
当输入3 4时，输出7

3. 程序设计题

(1) 求最大数（函数重载实现）

要求： 实现重载的max函数，分别求两个数和三个数的最大值

实现代码：

#include<iostream>
using namespace std;// 两个整数取最大值
int max(int a, int b) { return a > b ? a : b; 
}// 三个整数取最大值（利用两个数的max函数）
int max(int a, int b, int c) { return max(max(a,b), c); 
}int main() {cout << "两个数的最大值：" << max(3,5) << endl;        // 输出5cout << "三个数的最大值：" << max(2,8,4) << endl;      // 输出8return 0;
}

代码分析：

  • 函数重载是C++特有的特性，允许同名但参数列表不同的函数共存
  • 在本例中，编译器根据传入的参数个数自动选择对应的max函数
  • 三参数版本的max函数复用了两参数版本，体现了代码复用

运行结果：

两个数的最大值：5
三个数的最大值：8
(2) 三数排序（指针和引用实现）

要求： 使用指针和引用分别实现三个数的升序排序

a. 指针形参实现

#include<iostream>
using namespace std;// 使用指针实现三数排序
void sort(int *a, int *b, int *c) {if (*a > *b) swap(*a, *b);if (*a > *c) swap(*a, *c);if (*b > *c) swap(*b, *c);
}int main() {int x, y, z;cout << "请输入三个整数：";cin >> x >> y >> z;sort(&x, &y, &z);cout << "排序后结果：" << x << " " << y << " " << z << endl;return 0;
}

b. 引用形参实现

#include<iostream>
using namespace std;// 使用引用实现三数排序
void sortByReference(int &a, int &b, int &c) {if (a > b) swap(a, b);if (a > c) swap(a, c);if (b > c) swap(b, c);
}int main() {int x, y, z;cout << "请输入三个整数：";cin >> x >> y >> z;sortByReference(x, y, z);cout << "排序后结果：" << x << " " << y << " " << z << endl;return 0;
}

指针与引用实现对比：

  1. 语法差异：
    • 指针实现需要传递地址&x，并使用*a访问值
    • 引用实现直接传递变量x，直接使用a访问值
  2. 安全性：
    • 引用必须初始化且不能为空，相对更安全
    • 指针可以为NULL，使用前需检查
  3. 代码简洁性：
    • 引用实现的代码更简洁易读

运行实例：
输入：3 1 4
输出：1 3 4

四、实验总结

通过本次实验，我们：

  1. 熟悉了Dev-C++环境下C++的基本编程流程
  2. 深入理解了C++对C的重要扩充特性：
    • 函数重载：同名不同参的函数可以共存，增强代码可读性
    • 引用参数：相比指针更安全、语法更简洁的参数传递方式
    • 指针操作：C++继承并增强了C语言的指针功能
  3. 掌握了不同参数传递方式的特点与应用场景：
    • 值传递：参数在函数内的修改不影响原值
    • 引用传递：参数在函数内的修改直接影响原值
    • 指针传递：通过地址间接修改原值

五、思考与拓展

  1. 函数重载与函数默认参数有何区别？在什么场景下各自更适用？
  2. C++11及以后版本中引入了移动语义和右值引用，如何理解这些新特性？
  3. 智能指针如何解决传统指针的内存泄漏问题？

💡 小贴士：在实际开发中，C++的标准库（STL）提供了丰富的容器和算法，如vector、sort等，可以更优雅地实现本实验中的功能，有兴趣的同学可以进一步探索。

参考资料

  1. C++ Primer（第5版）
  2. Effective C++（第3版）
  3. C++标准库（第2版）

如有问题，欢迎在评论区留言交流！

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PyTorch分布式训练调试方法(跟踪调用过程) 背景 在分布式深度学习训练场景中，通信操作（如AllReduce、Send/Recv）和CUDA操作的时序问题往往难以调试。本工具通过以下方式提供调试支持： 拦截所有PyTorch张量操作并记录调用栈监控分布式通信操作的完整生命周期自动生成带时间…...

编程日记 2025/8/14 1:26:20

跟我学C++中级篇——内存异常的分析

一、内存问题引发的现象 在实际使用电脑过程中&#xff0c;经常会遇到电脑卡住了&#xff0c;鼠标和键盘也没反应。这时候儿会怎么办&#xff1f;其实此时打开任务管理器&#xff0c;就可以发现&#xff0c;有几种情况&#xff1a;一是CPU占用过高&#xff1b;二是IO占用过高&…...

编程日记 2025/8/5 6:28:19

HTML新标签与核心 API 实战

HTML5 新标签与核心 API 实战 引言 今天咱们来看看HTML5 新标签以及一些核心 API。 HTML5 的引入彻底改变了 Web 前端开发格局&#xff0c;尤其是其新增的多媒体和交互能力标签。对于前端开发者而言&#xff0c;理解并掌握 <video>、<audio>、<canvas> 和…...

编程日记 2025/8/15 2:00:37

vscode 红色波浪线问题

VSCode 红色波浪线问题终极解决方案 问题描述 在编写 C 项目时&#xff0c;CMake 编译通过但代码出现红色波浪线&#xff0c;常见问题&#xff1a; #include 提示找不到头文件枚举或类型名未定义成员函数或变量无法识别 这些是 VSCode 的 IntelliSense 配置问题&#xff0c…...

编程日记 2025/8/14 17:32:00

类型补充，scan 和数据库管理命令

Redis 数据类型 stream stream 就是一个队列&#xff08;阻塞队列&#xff09; Redis 作为一个消息队列的重要支撑&#xff0c;属于是 list 中 blpop 和 brpop 的升级版本 geospatial 主要用于存储地理位置信息&#xff0c;并对存储的信息进行操作 存储一些点后&#xff0c…...

编程日记 2025/8/13 15:27:22

AI Agent系列(十) -Data Agent（数据分析智能体）开源资源汇总

AI Agent系列【十】 前言一、 Open Interpreter1.1 Open Interpreter的特点1.2 Open Interpreter的优势1.3 Open Interpreter的应用场景 二、DB-GPT2.1 核心能力2.2关键特性:2.3 系统架构 三、DeepBI3.1 特点 前言 DataAgent的能力本质上比较依赖大模型的自然语言转API/SQL/代…...

编程日记 2025/8/15 10:02:25